每天进步一点点------入门视频采集与处理（视频分辨率介绍）

分辨率这个词其实用得很广泛，摄像头有分辨率、照相机有分辨率、显示器有分辨率、打印机也有分辨率，同样，广播电视、数字视频也有分辨率，各个不同的领域对分辨率有着不同的定义，即使同一个领域，对于同一种分辨率的定义也会根据制式的不同而有所不同，例如D1分辨率，到底是720x480还是720x576呢？刚刚开始接触视频采集的人或许会有着很多的困惑，那么，本文就是专注于讲述与广播电视与数字视频相关的分辨率分类，因为做视频采集与处理的涉及的基本属于这一类分辨率。

    本想自己写一篇文章来详细介绍的，看在google上搜了一把，发现有一篇文章已经讲得非常到位，所以，干脆就不自己写了，转载过来吧，网址是：http://www.microjie.com/index.php/professional-knowledge/82-standards-parterns/26-profession-knowledge-sif-cif-d1?showall=1。

《混淆的概念：SIF与CIF、4CIF与D1》

　　在目前国内监控行业中，涉及视频采集卡、压缩卡、硬盘录像机（DVR）等产品时，经常会遇到诸如SIF、CIF、4CIF、D1等等分辨率标准名词。而在实际上，由于安防行业缺乏行业规范和标准，业内很多名词多来源于其它行业的标准，因此CIF、SIF、D1等几个词不但来源不同，甚至连名词本身都已经被讹以传讹而相互混淆，令人一头雾水。

　　若追溯源头来看，安防视频监控行业源于闭路电视（CCTV），因此标准一直沿用的是电视行业的SIF系列标准和录像机行业的D1标准，而在国内安防业内，SIF被讹以传讹成了CIF，D1也经常与4CIF、4SIF等概念混淆。一个典型的现象是，采用CIF和D1做为关键字去搜索视频采集卡、压缩卡、DVR等产品，搜到的几乎都是国内产品及国产外销产品，而用SIF做关键字才能搜到同类的国外产品。下面分别对CIF、SIF及D1三个来源不同的系列标准做简单介绍。

一、CIF

　　CIF（Common Intermediate Format，通用媒介格式）也称为FCIF（Full CIF），是一种用于规范YCbCr色差分量视频信号的像素分辨率的标准格式，常用于电信领域的视频会议系统。

　　CIF格式是国际电信联盟（ITU）在1990年推出的的H.261视频编码标准（ITU-T H.261）中首次被定义的一种格式标准（后续H.263对CIF系列标准进一步完善），其设计目的是为了便于与电视行业的NTSC和PAL两种视频制式标准对接（【注】SECAM制式与PAL制式差异很小），推动电信领域和电视领域之间的互联互通。

　　为了便于和PAL和NTSC两种制式进行转换，由于视频尺寸变换时“缩小”要比“放大”处理起来简单，因此CIF格式定义时采用了最大兼容原则（二者相比取较大者），在分辨率上采用与PAL制的SIF（Source Input Format）格式相同的352×288，在帧率上则采用与NTSC制相同的29.97 fps（30000帧/1001秒），色彩空间编码则采用YCbCr 4:2:0标准。

　　QCIF含义为"Quarter CIF"，即四分之一CIF的意思，其分辨率的宽和高都是CIF格式的一半；SQCIF含义为"Sub Quarter CIF"，其分辨率的宽为CIF的4/11，高为CIF的1/3，像素数为CIF的4/33；类似的格式定义还有4CIF（4×CIF）和16CIF（16×CIF），都是以CIF格式做为基准进行定义。

　　CIF格式图像尺寸大小之所以确定为352×288，是因为在H.261定义的视频压缩/解压的算法中，采用了基于宏块（大小为16×16像素）的DCT变换（Discrete Cosine Transform，离散余弦变换），实际上CIF格式视频的帧是由22×18个宏块组成，因此每一帧图像的像素数为352×288。

　　需要注意的是，国际电信联盟（ITU）定义的xCIF系列标准中的所采用的像素都是非正方形像素（像素显示时横纵比为12:11），像素数量横纵比（即存储横纵比）为352:288（即11:9）。因此，当xCIF系列标准视频在正方形像素显示设备（计算器显示器、大部分HDTV高清数字电视）中显示时，需要将画面横向拉长为原来的12/11倍（约为109.1%），分辨率变为384×288（正方形像素），像素数量的横纵比从原来的11:9变为4:3。

　　【注】“正方形像素”是一个相当重要的概念，涉及到视频的采集、编码/解码、传输、存储、显示整个过程，关于此概念的详细讲解可参见《关于“正方形像素”》一文。

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/秒）
QCIF	176 × 144	192 × 144	29.97 fps
CIF（FCIF）	352 × 288	384 × 288	29.97 fps
4CIF	704 × 576	768 × 576	29.97 fps
16CIF	1408 × 1152	1536 × 1152	29.97 fps

二、SIF

　　动态图像专家组（MPEG）在1992年推出的MPEG-1标准中首次定义了SIF（Source Input Format，源输入格式）, SIF是一种用于数字视频的存储和传输的视频格式，常用于VCD（MPEG-1视频编码）、DVD（MPEG-2的视频编码）和某些视频会议系统中。

　　由于SIF系列标准主要应用电视行业，因此SIF标准格式分为SIF-525（NTSC制式）和SIF-625（PAL制式和SECAM制式）两种：

（1）525@59.94Hz 的SIF格式（SIF-525）用于NTSC制式中，其分辨率为352×240像素，刷新频率（帧率）为29.97fps（帧/秒）

（2）625@50Hz的SIF格式（SIF-625）用于PAL制式和SECAM制式中，其分辨率为352×288像素，刷新频率（帧率）为25fps（帧/秒）

    其中SIF-525和SIF-625两种格式都属于非隔行（逐行）标准，此外SIF还有一种隔行版本被称为SIF-I。

　　SIF格式视频流也被称为MPEG-1 CPB（constrained parameters bitstream，约束参数码流）。与国际电信联盟（ITU）定义的CCIR 601（又名ITU-R BT.601/Rec.601）电视信号数字编码标准相比，SIF可以看为CCIR 601格式在帧长、帧宽、帧率和色度上均减半的标准。

　　动态图像专家组（MPEG）在定义SIF（Source Input Format）格式标准时参照了国际电信联盟（ITU）定义的CIF格式标准，因此SIF标准格式几乎与CIF标准格式相同，两者的区别在于：SIF格式在NTSC制式（525-line）下为352×240@29.97fps，在PAL/SECAM制式（625-line）下为352×288@25fps；而CIF格式则无制式之分，标准格式固定为352×288@29.97fps（在H.263中帧率标准扩展支持7.49fps、14.99fps、59.94fps等值）。

　　由于计算机行业广泛采用正方形像素，因此在计算机行业里SIF格式（正方形像素版本）被定义为：分辨率为320×240（相当于计算机行业的QVGA标准）或者384×288像素，帧率则可以是计算机支持的任意刷新频率（60Hz、75Hz、85Hz、……）。

　　【注】“正方形像素”概念同上，详细讲解可参见http://www.microjie.com/index.php/professional-knowledge/82-standards-parterns。

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/秒）
SIF@NTSC制式	352 × 240	320 × 240	29.97 fps
SIF@PAL/SECAM制式	352 × 288	384 × 288	25 fps
4SIF@NTSC制式	704 × 480	640 × 480	29.97 fps
4SIF@PAL/SECAM制式	704 × 576	768 × 576	25 fps

 

三、D1（又称为D-1、Sony's D1）

　　D1是一种专业数字视频格式标准，主要应用于数字广播电视和录像行业。D1标准的产生在CIF和SIF标准之前，早于20世纪80年代就在Sony（索尼）和Bosch-BTS（博世-BTS）公司的DVR（数字录像机）产品中被首次使用。1986年，在电影电视工程师协会（SMPTE）工程师委员会的努力下，D1被采用为SMPTE标准，主要在DVTR（数字磁带录像机）产品中使用，是视频录像行业中的第一种主流格式。

　　D1采用非压缩数字复合视频，颜色编码采用CCIR 601（于1981年定义）的YCbCr 4:2:2格式，音频采用PCM格式；音频和视频被同步存储在19mm（3/4"）的盒式录像带上，D1录像带最大存储时间为94分钟。D1的分辨率在NTSC制式下定义为720×486（非正方形像素），在PAL/SECAM制式下为720×576（非正方形像素）。早期的D1系统复杂且操作困难，虽然后来迅速稳定下来，但就当时（1986年）来说，D1以其华丽的画质（相当于后来的SD，即标准清晰度画质）、价格的昂贵、配置要求高、升级成本高等因素而著称。

 

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/秒）
D1@NTSC制式	720 × 486	720 × 540	29.97 fps
D1@PAL/SECAM制式	720 × 576	768 × 576	25 fps

 

四、CIF、SIF、D1三种系列标准对比

 

格式标准	标准化时间	标准化组织	应用领域
D1	1986年	电影电视工程师协会（SMPTE）	广播电视、电影、录像领域
CIF	1990年	国际电信联盟（ITU）	电信、网络视频领域
SIF	1992年	动态图像专家组（MPEG）	多媒体领域（影视、VCD、DVD等）

 

    在实际应用中，最容易混淆的三种格式为4CIF、PAL制式的4SIF，以及PAL制式的D1，这三种格式的主要区别如下：

（1）应用领域不同；

（2）制定的标准化组织不同；

（3）刷新频率（帧率）定义不同；

（4）在非正方形像素模式下分辨率不同。

 

格式标准	分辨率（非正方形像素）	分辨率（正方形像素）	标准帧率（帧/秒）
4CIF	704 × 576	768 × 576	29.97 fps
4SIF@PAL/SECAM制式	704 × 576	768 × 576	25 fps
D1@PAL/SECAM制式	720 × 576	768 × 576	25 fps